热式流量计在热电行业的应用

本文主要介绍热式气体质量流量计的工作原理，安装技术规范、调试方法以及应用注意事项和ST98A流量计在滨化热力公司锅炉中的应用及常见故障处理方法。 　　 一、 概述： 　　山东滨化集团股份有限责任公司老热电厂烟气、风流量采用机翼式流量计，由节流件和差压变送器组成，机翼式取压装置有维护量大、压损大、安装不方便等缺点，同时由于测量管道灰尘煤粉颗粒物较多，存在易堵、易冻、易漏等现象，使流量指示不准，同时还会使流量系数发生变化，测量精度降低，造成测量误差大。因此我们在新上的锅炉系统中先后安装投运ST98-A FCI流量计16台作为一次风、锅炉出口烟气、返料凤、流化风量的测量，安装投入运行后效果良好。 　　 二、测量原理 　　ST98型流量计是一种用于空气和气体测量应用的热扩散式质量流量计，ST98型流量计由一个流量元件、一个流量变送器和一个封装组成。ST98的流量元件使用热扩散的操作原理，一个低功率加热器通过加热一个电阻式温度探测器（RTD），在两个RTD之间造成一个温差。流体的流动将被加热的RTD上的热量带走，造成两个RTD间的温度差成比例变化，流量计的流量变送器将RTD间的温差转换成一个刻度信号和一个可选择的显示值。 　　 三、技术规格及参数: 　　操作温度：控制电路的环境温度(-18-60℃) 　　传感器标准温度(-40-177℃) 　　操作压力：0-250PSIG(0-17BAR(G)) 　　流量范围：0.75-600SFPS(0.21—172NMPS) 　　精度：标准精度为±1%读数 +0.5%的满量程 　　重复性：±0.5%读数 　　量程比：10：1 到100：1 　　信号输出：4-20mA,700Ω最大负载；0-5,1-5&0-10VDC 100KΩ最小负载 　　流量精度：±1%+0.5%满量程 　　输入电源：AC输入：100-240VAC,50/60Hz DC输入：22-33VDC 　　输出信号：电流：4~20 mA，700 O 最大负载。电压：0~10 VDC，0~5 VDC，1~5 VDC，100KO 最小负载 　　 四、安装传感器安装焊接（以管道尺寸为2600*1600mm为例） 　　1、在测量管道上焊接带3/4NPT(阴螺纹)的安装短管3个,其中2个为观测孔，一个为测量孔。 　　2、在管道2600mm侧距外壁650/1300/1950mm处分别开A、B、C三个孔，见图一。 　　 3、质量流量计插入深度等于管内径的1/2＋12.7＋管厚。 　　4、过程连接头如图二所示 　　 5、接线 　　(1) 出于安全因素的考虑，ST98特别要求220V AC电源采用三线制，其中一根接地线必须连接到流量变送器接线端子排的接地终端。 　　(2) 因传统4～20mA的I/O产品对变频驱动设备等产生的高频噪声干扰较为敏感，且现场的电气高频噪声污染较为严重。避免仪表信号传输回路遭受干扰，对输出信号电缆采用屏蔽电缆，且屏蔽层在靠近变送器一端接地，DCS机柜一端包裹保护起来。 　　6、现场传感器部分按照图三、四联接 　　 　　 7、二次仪表接线按照图五连接 　　 五、调试 　　使用ST98流量变送器提供的RJ－12通讯串口与FCI的FC88通讯器进行链接通讯。 　　第一、将风机负荷调节至40％，在过程连接头A处插入传感器总长度1／3，记录FC88 T状态下流量值，继续推进传感器至2／3处，记录流量值，最后全部推进，记录流量值。然后将传感器分别移至B和C点记录数据。 　　第二、将风机负荷调节至60％，在过程连接头A处插入传感器总长度1／3，记录FC88 T状态下流量值，继续推进传感器至2／3处，记录流量值，最后全部推进，记录流量值，然后将传感器分别移至B和C点记录数据。 　　第三、将风机负荷调节至80％，在过程连接头A处插入传感器总长度1／3，记录FC88 T状态下流量值，继续推进传感器至2／3处，记录流量值，最后全部推进，记录流量值。然后将传感器分别移至B和C点记录数据。把3个不同负荷下的9个数据相加除9，既为不同负荷下瞬时流量值。 　　 示例：负荷40％点 　　A位置三个数据分别为：365NCMH、500 NCMH、700 NCMH。B位置三个数据分别为：200 NCMH、600 NCMH、900 NCMH， C位置三个数据分别为：800 NCMH、900 NCMH、1000 NCMH，9个数据相加，计算平均值是663 NCMH，这就是此管道的瞬时流量值，最佳安装点是A3或B2 。若安装在A3点，K系数 为663除以700所得值0.947。若安装在B2点, K系数为663除以600所得值为1.105。三种不同负荷状态下数据计算，可寻出最佳的安装位置以及流场分布点，便于减小误差。 　　 六、菜单控制和结构 　　1、大部分条目需要敲至少两个键：一个字母加[ENTER]键，或一个或多个数字加[ENTER]键。 　　2、 所以有的用户条目由输入模式（input Mode）?<提示开始，只是当设备处于主功能模式下（这时需按[ENTER]选择条目）时除外。 　　3、 Y/N表示是（Y），保存或者改变参数，或否（N），不要保存或改变参数。 　　4、 使用backspace（后退一格）[BKSP]键可以退后。 常用菜单选项表 　　 　　 常用操作命令 　　 　B.传感器平衡 　　这一功能只有当安转了新的流量元件或必须进行标定时才能用。要使设备正常工作，流量元件和电子部件必须平衡。平衡意味着处于同一温度，流量元件中的RTD必须电阻相同。由于RTD在物理特性上的差异，其中一个RTD的电流需要作调整，使两个RTD上的电压相同。其间的差值要尽量接近零。设备平衡既可以自动完成，也可以手动完成。 　　按[B][ENTER]将显示“输入密码（Enter Code）” 　　输入密码加[ENTER]键，出现“输入温度值(Enter temp.#)” 　　在输入温度值后，将显示“自动或手动(Auto or Manual)”以及“按A或M<” 　　按[A][ENTER]将显示“xxx xxxx平衡（Balancing）”。然后第1行将出现“已平衡（Balanced）”，第2行将出现“保存(Saved)!xxx”如果按了[M][ENTER],而不是[A][ENTER]，则将显示“输入平衡值（Enter Balance#）”的提示。一旦输入了平衡值[xxx]，则平衡值在第1行出现，第2行则出现“保存！（Saved）”。稍后几秒之后，第1行将出现“保存（Saved）！xxx”，第2行出现“输入模式？（Input Mode）<”。（一般情况下，平衡值在234～237之间） 　N．软件重启初始化。 　　按[N][ENTER]将显示：“重新启动，请稍后！（Restar-Wait!）”，然后出现初始化显示：“FCIST98”，“正在初始化（initizlization）!”，“加热器启动（Heater On）！”，“版本（Version x.xx）”，“量程＝1.000001”。最后“输入模式（Input Mode）<”。 　S.在用户存储区或工厂存储区进行储存和/或恢复 　　按[S][ENTER]将显示“用户恢复（Restore User）”以及“从用户存储区（from USER SAVE）?”。如果按“Y”，则显示“恢复页（Restore Page x）”，以及“请稍等（Please wait）”和“结束（Completed）！”，以及“重启！（Restart）”。如果按了“N”，则显示“用户恢复（Restore User）”以及“从工厂存储区（from FACTORY）？”。然后的显示与从用户存储区恢复相同。 　T. 正常操作模式 　　按T[ENTER]第1行将显示“53.0SFPS”，第2行将显示“70.8°F”（示例为默认单位）。 　Z. 量程修改（公制） 　　按[Z][ENTER]将显示“E代表英制或（E for English）”“M代表英制或（E for Metric）”。按[M][ENTER]则下一个提示为“M SMPS.N NCMH”，后跟“或K KG/HR”。按[N][ENTER] 则下一个提示为“R圆管或（R round duct or）”，后跟“S方管（S retangular）<”。按[R][ENTER]则下一个提示为“直径：Mn”“x.xxxxxx”，后跟“修改（change it）?<”。按[Y][ENTER]并输入一个新值，否则按[N][ENTER]或[ENTER]。如果按了[S][ENTER]，下一个提示为“Mn宽度（Wide）”“x.xxxxxx”，后跟“修改（change it）?<”。按[Y][ENTER]并输入一个新值，否则按[N][ENTER]或[ENTER]。下一个提示为“Mn高度（High）”，“x.xxxxxx”，后跟“修改（change it）?<”。按[Y][ENTER]并输入一个新值或按[N][ENTER]或[ENTER]。下一个提示为“最大＝x.xxxxxx”，后跟“修改满量程（Change F.S）?<”。按[Y][ENTER]并输入一个新值，否则按[N][ENTER]或[ENTER]。下一个提示为“零＝x.xxxxxx”，后跟“修改(Chande it)？<”。按[Y][ENTER]保存新值，否则按[N][ENTER]或[ENTER]。下一个提示为“保存（Save）？<”。按[Y][ENTER]保存新值。 最后一个提示为“输入模式(Input Code)？<” 　　 七、安装调试过程中的注意事项 　1、直管段要求 　　安装时在流量计的上游直管段要求大于20D，下游直管段为10D。 　2、确认流向 　　ST98流量元件未端靠近封装的地方有一个小平面，在这个小平面上有一个指示流体流向的箭头（见图一），安装时应注意标有流向箭头的小平面与过程介质流动的方向平行，并是流向箭头指向过程介质流动的方向。 　3、确认流量元件和电子线路部分的系列号一致 　　流量元件和电子部分是配套<